반도체 검출기를 이용하여 Hybrid 전치증폭기를 갖는 전자식 개인선량계를 설계 제작하고, 방사선 검출 반응특성과 기계적 및 주변 환경 요건에 따른 각종 성능을 평가하였다. $^{137}Cs$ 감마 방사선을 이용한 방사선 조사 시험결과 감도는 $3.8\;cps/Gy{\cdot}h^{-1}$이고, $10{\mu}Sv{\sim}4Sv$ 범위의 선량당량 조사시 선량계의 지시값은 오차 8%이하에서 선형성이 잘 유지되었다. 방향의존성을 ${\pm}60^{\circ}$ 이내에서 4%이하이며, ISO 기준선장에 의한 에너지 반응영역은 $60{\sim}1,250\;keV$로 나타났으며, IEC 61526에 의한 선량계의 성능검사시 9개 영역의 시험항목에 대한 국제기준을 만족하였다.
There is not yet an universal method of electron dosimetry. The Authors measured dose distributions of the electron beams from Clinac-18 by means of silicon detector connected to X-Y recorder, and compared them in water phantom with dose distributions measured by film and ion chamber, both inserted in polystyrene phantom. The results are as followings, 1. Dose in build-up region increased with the field size for all energy, and depth dose profiles of $6{\sim}12MeV$ beam under the depth of maximum dose were independent of field size, but those of 15 and 18 MeV beam were dependent on the field size. 2. The widths of penumbra by semiconductor detector were narrower than those by film for same energy beam. 3. Depth dose profiles by three different dosimeter did not coincide each other. In the build-up region, dose by semiconductor detector was lower than that by any other dosimeter.
In-vivo dosimetry is an essential tool of quality assurance programs in radiotherapy. The most commonly used techniques to verify dose are thermoluminescence dosimeter (TLD) and diode detectors. Metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) has been recently proposed for using in radiation therapy with many advantages. The reproducibility, linearity, isotropy, dose rate dependence of the MOSFET dosimeter were studied and its availability was verified. Consequently the results can be used to improve therapeutic planning procedure and minimize treatment errors in radiotherapy.
The electronics of a mobile robot ill nuclear facilities is required to satisfied the reliability to sustain survival in its radiation environment. To know how much radiation the robot has been encountered to replace sensitive electronic parts, a dosimeter to measure total accumulated dose is necessary. Among many radiation dosimeters or detectors, semiconductor radiation sensors have advantages in terms of power requirements and their sires over conventional detectors. This paper describes the use of the radiation-induced threshold voltage change of a commercial power pMOSFET as an accumulated radiation dose monitoring mean and that of the photo-current of a commercial PIN Diode as a dose-rate measurement mean. Commercial p-type power MOSFETs and PIN Diodes were tested in a Co-60 gamma irradiation facility to see their capabilities as radiation sensors. We found an inexpensive commercial power pMOSFET that shows good linearity in their threshold voltage shift with radiation dose and a PIN diode that shows good linearity in its photo-current change with dose-rate. According to these findings, a radiation hardened hybrid electronic radiation dosimeter for nuclear robots has been developed for the first time. This small hybrid dosimeter has also an advantage in the point of view of reliability improvement by using a diversity concept.
Kim, Dmitriy Spartakovich;Murayama, Kentaro;Nurtazin, Yernat;Koguchi, Yasuhiro;Kenzhin, Yergazy;Kawamura, Hiroshi
Journal of Radiation Protection and Research
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제44권2호
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pp.79-88
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2019
Background: The main goal of experiments is to compare various operational and technical characteristics of D-Shuttle semiconductor personal dosimeters of the Japanese company "Chiyoda Technol Corporation" and Harshaw thermoluminescent dosimeters (TLD) manufactured by "Thermo Fisher Scientific" and DTL-02 of the Russian Research and Production Enterprise (RPE) "Doza" by their occupational and calibration exposure at various dose equivalents from 0.5 to 20 mSv of gamma-radiation. Materials and Methods: Besides dosimeters DTL-02, D-Shuttle and Harshaw TLD, there were also used: (1) the primary reference radionuclide source Hopewell Designs IAEA: G10-1-12 with $^{137}Cs$ isotope (an error is not more than 6% and activity is 20 Ci), and (2) the verification device UPGD-2M of RPE "Doza" and installed in the National Center for Expertise and Certification of the Republic of Kazakhstan (Kapchagai, the National Center for Expertise and Certification). Results and Discussion: The main results of researches are the following: (1) TLDs for Harshaw 6600 and DVG-02TM have an approximately equal measurement accuracy of the individual dose equivalents in the range from 0.5 to 20 mSv of gamma-radiation. (2) Advantages of dosimeters for Harshaw 6600 are due to the high measurement productivity and opportunity to indicate the dose on the skin $H_p$(0.07). Advantages of DVG-02TM consist of operation simplicity and lower cost than of Harshaw 6600. (3) D-Shuttles are convenient for use in the current and the operational monitoring of ionizing radiation. Measurement accuracy and 10% linearity of measurements are ensured when D-Shuttle is irradiated with dose equivalents below 1 mSv at the equivalent dose rate not higher than $3mSv{\cdot}hr^{-1}$. This allows using D-Shuttle at a routine technological activity. Conclusion: The obtained results of experiments demonstrate advantages and disadvantages of D-Shuttle semiconductor dosimeters in comparison with two TLD systems of DVG-02TM and Harshaw 6600.
개인의 피폭선량 측정에 사용되는 유리선량계 (Glass Dosimeter; GD)와 선량측정용 Piranha 반도체 선량계를 이용하여 진단방사선영역에서 사용하는 저에너지 X-선 영역에서 관전류량을 변화시켜 (5mAs, 10mAs, 16mAs, 20mAs, 25mAs, 32mAs의 저에너지 방사선) 측정하여 선량에 따른 선형성과 재현성, 그리고 지연시간에 따른 재현성을 평가하였다. 방사선량 측정은 다기능 QA 측정기 (RTI Electronic, Sweden)인 Piranha 657의 external detector로 측정하였다. 측정 조건은 80 kVp, SSD 100 cm로 조사영역은 $10cm{\times}10cm$으로 하였으며 유리선량계에 방사선을 조사하였다. 24개의 유리선량계들은 6 개의 그룹 (5mAs, 10mAs, 16mAs, 20mAs, 25mAs, 32mAs)로 나누고 측정을 하였다. 본 연구는 저 에너지 영역에서 관전류를 변화시켜 선형성 및 재현성을 측정한 결과이며, 유리선량계의 선량 특성에서 앞선 연구의 관전압 변화에 따른 특성과 같이 저 에너지 영역에서도 유용할 것으로 사료된다.
엑스선을 이용한 방사선검사에서 전리함 방식의 면적선량계를 이용하여 흡수선량과 면적선량을 측정하고, 교정계수를 측정하였다. 간접선량측정법은 엑스선발생장치의 방사부에 검출기를 설치, 측정치를 조사부위에서의 선량으로 산출하였다. 교정계수를 산출하기 위해 사용된 기기는 엑스선 발생장치로 (DK-550R/F, DongKang Medical Co. Ltd., Seoul, Korea)를 이용하였고, 교정계수를 위한 교정방법은 면적선량계와 교정선량계를 연결하고 관전압 70 kV, 관전류 500 mA, 0.158 sec로 79 mAs 조건을 이용하였다. 면적선량계 (PD-8100, Toreck Co. Ltd. Japan)을 이용하였고, 기준선량계는 반도체검출기 (DOSIMAX plus A, Scanditronix, $Wellh{\ddot{o}}fer$, Germany)를 이용하였다. 면적선량계를 전리함의 다중조리개 전면에 설치 후 정확한 선량 측정을 위해 기준선량계를 이용하여 선량계의 교정계수를 구하였다. 실험적으로 노출하여 측정된 값과 교정선량계에서 나온 값에 각각의 교정계수를 곱하여 산출하였다. 교정계수는 1.045로 산출되었다. 전리함 방식의 면적선량계에서 관전압에 따른 교정계수를 산출하기 위해 흡수선량과 면적선량을 구하여 교정상수를 산출하였다. 면적선량계의 교정계수를 구하여 정확한 면적선량을 산출하여야 한다.
방사선 근접치료에서 잘못된 선원의 위치는 정상조직에 불필요한 선량을 조사하게 되므로, 정도관리 항목에서 방사선원의 위치를 검증하는 것은 필수적이다. 이에 본 연구에서는 디지털 line 선량계의 기초 연구로써 polycrystalline mercury (II) iodide (HgI2)기반의 unit cell 선량계를 제작하고 실리콘다이오드와 재현성, 선형성, 거리의존성에 대한 성능을 비교하였다. 그 결과 재현성은 relative standard deviation (RSD)이 1.21%로 RSD 평가 기준 1.5% 이내를 만족하였다. 선형성 평가는 선형계수 R2가 0.9997로 우수한 결과를 보였다. 거리 의존성은 inverse square value와 비교하였을 때, intensity 50%는 0.035 cm의 차이를 보이며 전체적으로 유사한 경향을 보였다. 본 연구는 HgI2 선량계의 성능 평가함으로써 근접치료 정도관리를 위한 디지털 선량계의 적용 가능성을 제시하고 있으며, 본 연구에 대한 결과는 광도전체 물질의 선량계로써의 특성분석에 대한 연구로, 방사선 및 검출기에 대한 모든 분야의 기초 자료로 활용될 수 있다.
방사선 근접치료에서 잘못된 선원의 위치는 정상조직에 과도한 선량을 유발할 수 있기 때문에 선원의 위치 정확성 평가는 필수적이다. 이에 본 연구에서는 기존 아날로그 검증방식을 개선시키기 위해 lead (II) oxide (PbO) 기반의 디지털 선량계에 대한 기초연구를 수행하였다. 이에 다결정 PbO 선량계를 제작하였고 Ir-192 선원에 대한 계측 성능을 평가하였다. 그 결과 재현성은 상대표준편차가 0.82%로 평가 기준 1.5% 이내를 만족하였다. 선형성은 선형함수 R2이 0.9998로 우수한 결과를 보였다. 거리 의존성 평가의 경우, 거듭제곱함수 R2은 PbO에서 0.9855, diode에서 0.9974를 보였고, 전체 평균차이는 PbO에서 1.66%, diode에서 2.18% 차이를 보였다. 본 연구는 다결정 PbO 선량계의 Ir-192 선원에 대한 기초 검출성능을 제시하며, 방사선 계측분야에서 기초자료를 제공할 수 있다.
This study uses digital imaging and communications in medicine (DICOM) files acquired after CT scan to obtain the absorbed dose distribution inside the body by using the patient's actual anatomical data; uses geometry and tracking (Geant)4 as a way to obtain the accurate absorbed dose distribution inside the body. This method is easier to establish the radioprotection plan through estimating the absorbed dose distribution inside the body compared to the evaluation of absorbed dose using thermo-luminescence dosimeter (TLD) with inferior reliability and accuracy because many variables act on result values with respect to the evaluation of the patient's absorbed dose distribution in diagnostic imaging and the evaluation of absorbed dose using phantom; can contribute to improving reliability accuracy and reproducibility; it makes significance in that it can implement the actual patient's absorbed dose distribution, not just mere estimation using mathematical phantom or humanoid phantom. When comparing the absorbed dose in polymethly methacrylate (PMMA) phantom measured in metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) dosimeter for verification of Geant4 and the result of Geant4 simulation, there was $0.46{\pm}4.69%$ ($15{\times}15cm^2$), and $-0.75{\pm}5.19%$ ($20{\times}20cm^2$) difference according to the depth. This study, through the simulation by means of Geant4, suggests a new way to calculate the actual dose of radiation exposure of patients through DICOM interface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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